[发明专利]随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法

说明书

本发明涉及交通网络领域,尤其是随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法，其方法步骤为：步骤1为构建城市群交通网络模型；步骤2为城市群交通网络级联失效仿真；步骤3为基于改进二进制粒子群算法的城市群交通网络可靠性修复方法。本发明考虑了负荷随修复节点状态变化的特性，对网络中正常节点均会分担暂停节点负荷的过程进行分析，能够更加客观的描述城市群交通流现象。提出了精细扰动算子、速度混沌搜索算子，一方面增加了解的精细程度，另一方面增加了解的全局搜索能力；而修复约束算子使得所有粒子均是可行解以保证算法的高效、简便，并将其运用在了城市群交通网络修复中，最大程度的恢复城市群交通网络的可靠性。

技术领域

本发明涉及交通网络领域,尤其是随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法。

背景技术

随着城市群的不断发展，在城市群内的各种交通网络日益复杂，交通网络可靠性面临的挑战不断增多。城市群交通网络中的站点，一旦面对重大自然灾害，节点的负荷发生变化，使得站点内的客货流向其他站点流动，进而导致其余站点的负荷过大致使站点失效，以此形成恶性循环。致使运输效率将大幅度下降，严重影响着人民正常生产生活安全。因此，如何利用有限的资源对网络进行快速、有效地修复，及时恢复网络功能，是本方法着重解决的问题。本方法能够找寻随机异常事件发生后较优的修复策略，以最大程度恢复网络可靠性。此外，本方法存在着较强的实用价值，可以减少因部分站点失效而影响城市群正常运转所带来的经济损失，提高网络抵御异常事件影响的能力。

近年来，学者们对交通网络的可靠性研究越来越多。王云琴在硕士学位论文中，以两种测度指标，网络效率和最大连通子图的相对大小研究了北京轨道交通网络的可靠性。种鹏云等将级联失效平均规模作为网络抗毁性的评估测度指标，对危险品运输关联网络的级联失效机理进行了仿真。赵渺希等基于网络中的点权，提出了轨道交通网络测度指标的方法。随着交通网络可靠性研究的不断深入，程杰等人基于级联失效原理，提出了一种城市交通网络的修复方法，并与普通的复杂网络修复策略进行了对比。王正武等人基于网络中节点的修复效果，依据节点的重要性排序提出了一种城市道路交通的修复方法。

目前城市群发展迅速，而对于城市群交通网络的修复方法还未存在相关研究。在城市交通网络修复方面，程杰等人提出的修复方法其算法效率偏低。而城市群节点众多，节点之间的连边关系错综复杂，该方法将难以适用于城市群交通网络之中。王正武等人提出的修复方法，没有考虑边的权重，即认为所有边的权重均是一样的。而在城市群交通网络中，部分线路承担的客货流较大，则相应边的权重就较高。此外，以上方法均认为负荷超过其容量，则该节点就失效。但是，在实际的交通网络中，节点往往还存在着一定的冗余能力。在此时刻节点的运行效率低下，节点的状态即对应为暂停状态，但目前关于交通网络修复的研究均没有考虑到该情况。并且没有研究修复一个节点而使得暂停节点恢复正常的情况。

因此，对于上述问题有必要提出随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法，以最大化恢复可靠性为目标，为交通网络的修复提出科学、高效的方案。

随机攻击策略下的城市群交通网络可靠性修复方法，其特征在于：其方法步骤为：步骤1为构建城市群交通网络模型；步骤2为城市群交通网络级联失效仿真；步骤3为基于改进二进制粒子群算法的城市群交通网络可靠性修复方法，所述步骤1还包括：

步骤1.1：根据城市群交通网络存在的类别，构建单种交通网络模型，如城市群内存在四种运输方式，则需分别构建道路交通网络模型、轨道交通网络模型、航空运输网络模型、水路运输网络模型；

步骤1.2：在各种交通网络模型中，若汽车站、火车站、机场、港口的地理位置较近，则对节点进行叠加，在城市群交通网络中视其为一个节点；